作者注：ZKRollup不是一个新的提案，大约在一年前被BarryWhitehat所提出，同时间Vitalik在以太坊研究员的论坛有一篇比较完整的文章解释，现在由MatterLab在开发。研究完zk-SNARKs之后，一直没空来看，直到最近才有机会来深入了解。除了ZKRollup，也会简单带一下前阵子在PlasmaGroup所提出的OptimisticRollup。
ZKRollup一开始提出来的时候，是被定义为layer2的解决方案，年初的时候一度以PlasmaIgnis这个名称作为发表。应该是因为去年Plasma很红，一直不断有新的提案跟进展，加上这当时也被定义为layer2的解决方案，这些种种原因，开发者就冠上了Plasma的名称，不过因为这项技术跟Plasma的精神完全不一样，被社群抗议，后来就恢复到Rollup这个名称，所以搜寻‘PlasmaIgnis’会找不到什么东西。到最近，Rollup被更名为semi-layer2的解决方案，就是有一点layer2但又没这么layer2…XD
简单一句话解释ZKRollup就是，数据放在链上的layer2解决方案。
在了解ZKRollup之前，先来解释原本layer2有什么问题。以Plasma为例，Plasma链只把Plasma区块的hash放上Ethereum主链上做公正，也就是在链下交易了数百或数千笔的交易，最后上链只有几十个bytes，这是链下交易的精神，但也是设计上最麻烦的地方——数据的可取得性。
观点：目前行业内是一个沉淀期，builders应该更多去focus在如何解决问题:近日，BeWater DevCon 2022 全球开发者大会在硅谷湾区成功举办，来自Polychain Capital, Uphonest Capital, DFG Capital, Foresight Ventures的嘉宾进行了圆桌讨论，围绕“VC如何在熊市中投资和支持Builders”。Polychain Capital的Jacob Philips表示，目前行业内是一个沉淀期，builders 应该更多去focus在如何解决问题。Uphonest Capital的KJ表示，VC应该作为共同创业的伙伴，而不仅仅是投资就不管事儿了。DFG Capital的Joanna表示，这个熊市的基本面已经和18年19年的熊市大不一样，基础设施得到大量发展，让大家多多探索
Foresight Ventures的Suning表示，builder可以在熊市多做一些新尝试，比如在开发语言方面，尝试Move或Cairo，探索全新生态的可能性。同时作为Foresight Ventures也会更多关注真正颠覆性的创新，以及围绕DAO或者NFT等的crypto-native的文化发展。[2022/6/24 1:29:46]
就是当有人要离开这个链时，需要一个额外的游戏规则，在Plasma叫做挑战期，这衍生了有数据才能挑战，所以大家都要存一定数量的数据，相较于跟主链的互动，只需要装一个钱包，并不需要下载区块数据，用户体验上差异很大。挑战期的另一个问题是，使用者需要保持上线状态，不然错过挑战期，就代表默认了交易。简单来说，因为数据的可取得性问题，衍生了
萨尔瓦多居民仍对如何使用比特币和Chivo钱包感到困惑:11月27日消息，萨尔瓦多政府此前通过Chivo钱包向当地居民发放了价值30美元的比特币，两个月后，许多人仍然对如何使用比特币和该应用感到困惑，他们在花掉或兑现比特币后，已经完全放弃使用Chivo。其他人则表示，他们仍在坐等价格上涨。30岁的机修工Luis Mauricio表示：“Chivo还不能完全运作，但我希望随着时间的推移，它能得到修复，这会让人们对它的使用更有信心。”他补充说，自己在周末使用Chivo ATM机时也遇到了问题。
此前消息，数百名萨尔瓦多人10月底表示，有黑客用其身份证号码打开了Chivo钱包，以获得政府提供的30美元比特币奖励。（Decrypt）[2021/11/28 12:36:42]
使用者需要常常在线
需下载部分数据
而造成使用者体验很糟
如何将数据放在链上，又不会造成数据过大呢？
首先，先介绍整体架构。跟Plasma一样，有一个智能合约做担保，有中继者(relayer)帮忙送交易到智能合约，中继者除了送交易外，还需要产生SNARK证明，一起送上链做验证。
动态 | 会计公司H&R Block推出新服务 就如何正确申报加密货币损益提供咨询:根据9月24日发布的一份新闻稿，美国会计公司H&R Block推出了一项针对从事加密货币交易的人士的新服务，专门就如何在纳税申报单上正确申报加密货币损益提供咨询。（Cointelegraph）[2019/9/25]
智能合约的部分，可以想象跟ERC20一样，在合约里记每个参与者的帐，差别在于，标准的ERC20交易是由Ethereum这系统做验证，也因此不能合并，而Rollup中，是把好几笔交易包成一个标准交易，对Ethereum这个系统，就是一个交易，而验证交易的有效性则由智能合约做验证。
实际在智能合约里，用两个merkletree做纪录，一棵树是纪录地址，所以只需要树的索引值就可以代表一个地址，因此地址的数据量就从原本的20bytes减少到只有3bytes，另一棵树则记录balance跟nonce。
声音 | 澳本聪：2019年1月将开始通过SPV系统向人们展示比特币如何扩容:澳本聪刚刚发推称：2019年1月，我们将开始向人们展示比特币(任何区块链)如何扩容，这要求是SPV系统，而该系统不使用服务器(所以以太坊不是SPV)。而且这将获得专利，并被授权给SV独家使用。[2018/12/9]
-地址的默克尔树-
这是数据格式，
因为用索引值当地址的代表，所以只需要3bytes，Value的部分是以10^-6当作基底，这样只需要15bytes就可以代表一笔交易，而储存这样一笔交易大约只需要892gas，而一般ether的转移需要21Kgas，因此交易速度能提升。
中国纪检监察报：中国区块链发展的最大挑战是“如何让监管理解区块链并适度监管”: 中国纪检监察报发文表示，区块链底层技术获得实质性突破之前的这个阶段，恰恰是一个战略机遇期。如果中国区块链行业能紧密合作，监管能够适当包容、鼓励，中国在区块链领域引领全球指日可待。实际上，区块链技术最终必然演化为“监管融入技术”的模式，区块链的难以篡改、共享账本和分布式的特性，更易于监管介入，获得更加全面实时的监管数据。让监管机构本身也参与到技术中去，通过技术本身实现对技术的监管，最终化解区块链与监管的冲突。[2018/3/6]
-https://vitalik.ca/general/2019/08/28/hybrid_layer_2.html-
为什么交易速度能提升？也顺便来了解一下交易速度
现今以太坊每个区块的gas上限约8M，所以若单纯ether交易，速度约略是
8M/21K/15~=25tps
所以现在的交易瓶颈其实是gas的问题，下降交易手续费或是提升区块gas上限，都能适时纾困，而ZKRollup就是藉由交易数据量(size)的减少，进而能增加交易速度。那来看一下使用ZKRollup后交易速度能到多快
(8M—600K(zk-SNARK验证)—50K)/892/15~=550tps
这个数字就是Vitalik文章的标头“On-chainscalingtopotentially~
500tx/sec”。但实际上并没有这么理想，在作者Barry的实作中，大约只有268tps，因为每次资产的更新都会留下event，所以有多余的gas花费，然而，这样的设计在应用上也是比较亲切的。
数据都在链上，而且透过zk-SNARK做验证，代表着上链的数据都是被验证过的，因此就没有一开始layer2遇到的问题，需要挑战、需要下载数据等等。这也隐含着不需要信任中继者，因为他们无法作坏，最多就是不帮你送交易。
事情没有这么美好…
大家都觉得zk-SNARK像个万灵丹一样，用了好像什么事都解决了，不过实际上并没有这么完美。zk-SNARK除了需要初始设定之外，最大的问题就是需要大量的运算力，在Barry提供的数据中，中继者的计算机若是一台8G内存加上20G的硬盘swap，大概只能产生20tx/sec，远远不及预期的500tps或是实作的200多tps。所以这个方案最大的问题在于要怎么解决算力问题。
平行运算！
MatterLab使用了多中继者模型跟平行运算。多中继者的模型，很像小型的区块链，使用了DPOS(DelegatedProofofStake)，还有随机挑选区块产生者，所以被挑选到的区块产生者，就可以收集交易、产生证明并且上链。这样的方法避免了中心化，若中继者被恶意攻击，整个网络还是能运作得下去，另一方面，也为平行运算做了铺路。零知识证明的产生非常花时间，因此基于多中继者模型，MatterLab提出了“上链-验证”两阶段的方式，也就是中继者先把数据上链，下一个阶段再上传证明做验证，进而达到平行运算。再加上一些数据的优化，测试结果可达到1600tps。
-https://medium.com/matter-labs/introducing-matter-testnet-502fab5a6f17-
延迟…
听似很美好，但是因为你的交易被分两阶段上链，也就是从送出到到被验证，会是好几个区块，时间比原本单纯上链时间会更久。当然，延迟多久是使用者可接受的，这目前也无从得知。这是一个取舍，省了手续费，增加了交易速度，却也增加了时间的延迟，这一切也要等上线后才会知道。
今年初，Vitalik在台北的线下聚会中分享了ZKRollup的进阶版—ZKZKRollup，有兴趣的人可以参考这篇文章，记录的很详细。
Plasma&OptimisticRollup
OptimisticRollup在设计上跟Plasma相关，所以只会简单带一下差异。
Karl基于ZKRollup的设计，在上个月提出OptimisticRollup，概念上也是把数据都放链上，但不是用zk-SNARK做验证，因为希望能达成更普遍性的应用。而不一样的地方有，把from的部分，改为使用者的签章，因为数据量变大的，可想而知，花的gas会更多，交易速度就会不及ZKRollup。另一部份是，因为不是用zk-SNARK做验证，就需要数据验证的辅助方法，这边就不详细介绍，有机会再写一篇Plasma/OptimisticRollup的详细介绍。
在估算上，交易速度约是100tps，若签章方式改为BLS，约可提升到450tps。而在10月的硬分岔后，gas会下降，预估的交易速度也会分别到达400/2000tps。
注：在中文的媒体文章中，都称他是Casper的核心研究员之一，但是从我一开始知道这个人，都是在大力宣扬Plasma，他的部落格、twitter都是跟Plasma相关的文章，不确定他在PlasmaGroup的角色，但我是把他定位成PlasmaGroup的leader
文章内容若有错误或是不同观点，欢迎指教
references:
On-chainscalingtopotentially~500tx/secthroughmasstxvalidation
IntroducingMatterTestnet
OptimisticRollup
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